Möglichkeiten und Grenzen fasverstärkter Keramiken

Abstract

Keramische Werkstoffe weisen neben Hochtemperaturbeständigkeit und hohen massenspezifischen Kennwerten eine gute Verschleiß-, Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit auf. Das Hauptproblem für eine breite Anwendung als Konstruktionswerkstoff liegt in ihrem Sprödbruchverhalten und der damit zusammenhängenden unbefriedigend gelösten Frage der Zuverlässigkeit zugbelasteter Bauteile. Die aussichtsreichste Möglichkeit, die Schadenstoleranz keramischer Werkstoffe zu erhöhen, bietet die Verstärkung mit Langfasern. Im Folgenden wird ein Überblick über den derzeitigen Entwicklungsstand der Faserkeramiken (Ceramic Matrix Composites, CMC) gegeben. Neben der Beschreibung der in Frage kommenden Fasern wird auf die Vor- und Nachteile der verschiedenen Herstellungsverfahren eingegangen. Es wird versucht, auf der Basis der bekannten Eigenschaften Aussagen über das Leistungspotenzial dieser relativ neuen Werkstoffklasse sowie Möglichkeiten der Qualitätssicherung und erste konstruktive Konsequenzen für die Bauteilgestaltung aufzuzeigen.